🧮 Computational Mathematics

Inicio · Parte 00 — Pensamiento matemático desde cero

011 — Notación científica

cero-absoluto clase 11 de 20 4 horas demostración scientific_notation

La notación científica separa la magnitud (exponente) de la precisión (mantisa).

Fórmulas

x = m · 10ᵉ  con 1 ≤ |m| < 10
orden de magnitud = ⌊log₁₀|x|⌋

Desarrollo

La notación científica no es una forma abreviada de escribir números grandes: es una descomposición que separa dos informaciones independientes. La mantisa dice qué dígitos conocemos —es decir, cuánta precisión tenemos— y el exponente dice en qué escala estamos. Esa separación es exactamente la que usa el formato IEEE 754 en base 2, tema central de la clase 028.

Razonar por órdenes de magnitud es una habilidad, no un atajo. Decir que un modelo tiene «siete mil millones de parámetros» y otro «setecientos mil millones» invita a compararlos como si la diferencia fuera de grado; decir 7·10⁹ frente a 7·10¹¹ deja claro que hay un factor 100 de diferencia, con el coste de memoria y cómputo que eso implica.

Dos números del mismo orden de magnitud son comparables; dos que difieren en tres órdenes casi nunca lo son en la práctica, porque el factor 1000 suele cambiar qué solución es viable. Este criterio es el que se usa en la clase 014 para validar una estimación: si la estimación y el cálculo exacto comparten orden de magnitud, la estimación cumplió su función.

Al escribir código, conviene usar la notación de Python (1.2e-9) en lugar de contar ceros. 0.0000000012 y 0.000000012 son visualmente casi idénticos y difieren en un factor 10; 1.2e-9 y 1.2e-8 no se confunden.

Ejemplo trabajado

Descomponer 0.00000012345.

valor        = 1.2345e-7
exponente    = ⌊log₁₀(1.2345e-7)⌋ = −7
mantisa      = 1.2345e-7 / 10⁻⁷ = 1.2345
condición    1 ≤ 1.2345 < 10                ✓
reconstruido = 1.2345 × 10⁻⁷ = 0.00000012345 ✓

Orden de magnitud: −7

Comparación por órdenes: 7·10⁹ frente a 7·10¹¹ → dos órdenes de diferencia, factor 100. No es «un poco más grande»: es otra categoría de problema.

Qué calcula el laboratorio

Mantisa, exponente y orden de magnitud.

python classes/part-00-pensamiento-matematico-desde-cero/011-notacion-cientifica/lab.py
compmath run 011

Salidas del laboratorio (6)

Muestra de la ejecución real

{
  "valor": 1.2345e-07,
  "mantisa": 1.2345000000000002,
  "exponente": -7,
  "notacion": "1.23450e-7",
  "reconstruido": 1.2345e-07,
  "orden_de_magnitud": -7
}

Errores comunes

Dónde se usa

Presupuestos de cómputo, tamaños de modelo, tolerancias numéricas y cualquier comparación entre cantidades de escalas distintas. Es la base de la representación en punto flotante (clase 028).

Idea rectora de la parte

Un número sin unidad ni dominio es una cadena de dígitos, no una cantidad.

Error a evitar

Confundir aumento del 50 % con multiplicar por 50.

Conexión con IA

Toda métrica de un modelo (accuracy, loss, learning rate) es una razón, un porcentaje o una escala. Interpretarlas mal es el primer error de un practicante de IA.

Bibliografía de la clase

Archivos de la clase